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1、岩土工程勘察报告阅读 (三),建筑工程系,目录,任务1 基础分类与事故,任务2 土的物理性质指标,任务3 土的物理状态指标与分类,任务5 土的强度,任务4,任务7 工程地质勘探报告,土的压实,任务6 土的变形,任务 4,土的压实,土的压实,工程意义 击实试验 影响压实的因素 压实标准与控制,能操作压实试验 能判断填土质量,本任务目标,人们很早就用土作为建筑材料，而且知道要把松土击实。公元前200多年，我国秦朝修筑驰实（行车大道），就有用“铁锥筑土坚实”的记载，说明那时人们已经认识到土的密度和土的工程特性有关。,一、工程意义,土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性,压实的本质,土料孔

2、隙率减小，密实度提高,1、击实机理：,土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的密实度常以其干密度来表示。 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行的。,重锤法:采用80400kN的重锤，从很高处(820m)自由落下，对土体进行强力夯实的方法。,青藏铁路压实路基,广州白云机场扩建工程,京福高速公路,电动击实仪,手提式击实仪,取样设备,二、击实试验,轻型：粒径小于5毫米,重型：粒径小于40毫米,25下，分三层击实,56下，分5层击实,击实仪,1.含水率的影响 对同一种土

3、料，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定土样的含水率和密度，然后以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制击实曲线。 从图中可以看出，当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率。,三、影响击实效果的因素：,2.击实功能的影响 实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最优含水率小 用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数进行击实试验，就能得到一组随

4、击数而异的含水率与干密度关系曲线。,1、土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大，最优含水率则逐渐减小。但是这种增大或减小的速率是递减的，因而光靠增加击实功能来提高土的干密度是有一定限度的。,2、含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密度的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。填料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力学性质，过低则填土遇水后容易引起湿陷。,3.土类和级配的影响 同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指数越大，越难于压实 对于无粘性土，含水率对压实性的影响没有像粘性土那么敏感，其击实曲线与粘性土是

5、不同的，在含水率较大时得到较高的干密度。因此在无粘性土的实际填筑中，同时需要不断洒水使其在较高含水率下压实。无粘性土的填筑标准，通常是用相对密实度来控制的，一般不进行击实试验 级配良好的土易于压实，反之则不易压实,a. 粘性土存在最优含水量op，在填土施工中应该将土料的含水量控制在op左右，以期得到dmax，通常取,b. 工程上常采用压实度Dc控制（作为填方密度控制标准）,、级土石坝 Dc9598% 级土石坝 Dc9295%,4、压实标准与控制：,. 细粒土压实标准,. 粗粒土压实特性与标准,不存在最优含水量； 在完全风干和饱和两种状态下易于击实； 潮湿状态下d明显降低。,a.击实曲线,特点:

6、,b. 理论分析,对粗粒土，击实过程中可以自由排水，与细粒土不同。 在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大了阻力。,c. 压实标准,常用相对密度控制 Dr0.70.75 施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和,例1某土料场土料的分类为中液限粘质土，天然含水量21，土粒比重2.70。室内标准功能击实试验得到最大干密度1.85g/cm3。设计中取压密度95，并要求压实后土的饱和度0.9。问土料的天然含水量是否适用于填筑？碾压时土料应控制多大的含水量。,例2某一施工现场需要填土,基坑的体积为2000m3,土方来源是从附近土丘开挖,经勘察土的比重为2.70,含水量为15,孔隙比为0.60,要求填土

7、的含水量为17,干密度为17.6kN/m3,问: (1) 取土场土的重度、干重度、和饱和度是多少？ (2)应从取土场开采多少方土？ (3)碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？,任务 5,土的强度,土的强度,土的强度问题的工程背景 抗剪强度试验 抗剪强度指标的工程应用 地基承载力,能测定抗剪强度指标 能正确应用抗剪强度指标,本项目目标,土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点 工程实践中与土的抗剪强度有关的工程主要有以下3类 （1）土质土坝的稳定 （2）构筑物环境的安全性问题 （3）土工构筑物的稳定性问题,一、土的强度问题工程背景,土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、

8、渗流乃至暴雨作用 下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等事故。,（1）土工构筑物的稳定性问题,新滩滑坡,发生地点：湖北，长江,方 量：3000万方,运动速度：10m/s,运动距离：80m,死亡人数：成功预报， 无直接伤亡,灾害影响：摧毁新滩古镇，毁坏房屋569间，农田780亩，涌浪高54米，浪沉机动船13艘，木船64只,时间：1985年6月12日,工程实例土坡稳定,挡土墙、基坑等工程中，墙后土体强度破坏将造成过大的侧向土压力，导致墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故 。,（2）. 构筑物环境的安全性问题,使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人,广州京光广场基坑塌方,地基土体产生

9、整体滑动而导致过大的地基变形 甚至倾覆。,（3）. 建筑物地基承载力问题,建筑物地基承载力问题(图2),建筑物地基承载力问题(图4),工程实例地基承载力问题,加拿大特朗斯康谷仓： 1911年动工 1913年完工 谷仓自重20000吨 1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，结构物向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米 产生原因：地基承载力不够，超载引发强度破坏而产生滑动。,工程实例地基承载力问题,美国纽约某水泥仓库： 是近代世界上最严重的建筑物破坏之一 位于纽约汉森河旁 1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土超载，引起地基土剪切破坏而滑动。 倾

10、斜45度，地基土被挤出达5.18米，23米外的办公楼也发生倾斜。,二、 土的剪切试验方法,1. 直接剪切试验,试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）,直剪试验 库仑（1776） 试验原理,施加 （=P/A），S 量测 （=T/A）, = 100KPa,S,A,直剪试验 库仑（1776） 试验原理 试验结果, = 100KPa,S, = 200KPa, = 300KPa,c 粘聚力 内摩擦角,直剪试验 库仑（1776） 试验原理 试验结果,库仑公式：,f ： 土的抗剪强度 tg： 摩擦强度-正比于压力 c：粘聚强度-与所受压力无关,通过控制剪切速率来近似模拟排水条件,(1) 固结慢剪 施加正

11、应力-充分固结 慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分， 以保证无超静孔压 (2) 固结快剪 施加正应力-充分固结 在3-5分钟内剪切破坏 (3) 快剪 施加正应力后 立即剪切3-5分钟内剪切破坏,设备简单，操作方便 结果便于整理 测试时间短,优点,试样应力状态复杂 应变不均匀 不能控制排水条件 剪切面固定,缺点,类似试验： 环剪试验: 单剪试验:,土的抗剪强度构成：内摩擦力与粘聚力。 c和称为土的抗剪强度指标（或参数）。 在一定条件下c和是常数，它们是构成土 的抗剪强度的基本要素，c和（tan为土 的内摩擦系数）的大小反映了土的抗剪强度 的高低。,抗剪强度的构成因素：,2. 三轴压缩试验,仪器

12、设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。,2.施加周围压力,3.施加竖向压力,1.装样,应力状态,三轴压缩试验中砂土的剪切破坏状况,三轴仪简图,试样,橡皮膜,1、试验,2、绘制破坏时的摩尔应力圆,破坏面,3、绘制抗剪强度包线 （做三个以上试验）,抗剪强度包线,求抗剪强度指标,土抗剪强度指标测定 具体内容详见试验指导书,不固结不排水剪（快剪） cu、u（cq、q）,粘土地基上快速施工的建筑物,三、土的强度指标的工程应用,固结不排水剪（固结快剪） ccu、cu（ccq、cq）,在天然土坡上快速填方,固结排水剪（慢剪） ccd、cd（cs、s）,粘土地基上慢速施工的建筑物,四、 地基承载力,地基承载

13、力特征值是指在保证地基稳定条件下，地基单位面积上所能承受的最大应力。 影响因素：土性质、基础埋深与宽度、施工方法,任务 6,土的变形,土的变形,土的压缩性引起的工程问题 压缩试验 建筑物的沉降观测与地基 允许变形值 土中自重应力及附加应力,能根据勘察报告判断土的压缩性 能计算自重应力 能说明房屋建造前后土中应力的变化,本项目目标,定义：土的压缩性是指在压力作用下体积压缩变小的性能 土的压缩主要原因：由于孔隙中水和气被挤出，土颗粒相互靠拢，致使孔隙体积减小而引起的。,一、土的压缩性引起的工程问题,土具有变形特性,荷载作用,地基发生沉降,荷载大小,土的压缩特性,地基厚度,一致沉降 （沉降量）,差异

14、沉降 （沉降差）,建筑物上部结构产生附加应力,影响结构物的安全和正常使用,问题： 沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。,墨西哥某宫殿,地基：20多米厚的粘土,上海展览馆,650mm,e=1.8,w=60% Es=1.45MPa,521mm,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,基坑开挖，引起阳台裂缝,修建新建筑物：引起原有建筑物开裂,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,建筑物立面高差过大,建筑物过长：长高比7.6:1,二、侧限压缩试验,固结容器： 环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备,1、侧限压缩仪（固结仪）,支架,加压设备,固

15、结容器,变形测量,水槽,内环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载,测定： 轴向应力 轴向变形,2、试验方法,实验成果,e,压缩系数，KPa-1，MPa-1,侧限压缩模量,KPa ,MPa 侧限变形模量,固体颗粒,孔隙,压缩指标,压缩系数,a1-2常用作比较土的压缩性大小,土压缩系数测定 具体内容详见试验指导书,三 建筑物的沉降观测与地基允许变形值,1、建筑物的沉降观测,目的：预估最终沉降量，判断不均匀沉降的发展趋势，以便控制施工速度或采取相应的加固处理措施。,（1）沉降观测点的布置 设置好水准基点。宜靠近观测对象，但必须在压力影响范围以外，水准基点不应少

16、于三个。 设置好观测点。一般设置在建筑物四周的角点、转角处、纵横墙的中点、沉降缝和新老建筑物连接处的两侧，或地质条件有明显变化的地方，数量不宜少于6点。观测点的间距一般为812m。,（2）沉降观测的技术要求 采用精密水准仪测量，观测的精度为0.01mm。 从浇捣基础后立即开始，施工期间的观测不应少于4次。 竣工后观测时间间隔，第一年不少于35次，第二年不少于2次，以后每年1次，直到下沉稳定为止。 稳定标准为半年的沉降量不超过2。 如沉降速率减少到0.05mm/d以下时，可认为沉降趋向稳定，这种沉降称为减速沉降。 如出现等速沉降，就有导致地基丧失稳定的危险。当出现加速沉降时，表示地基已丧失稳定，

17、应及时采取措施，防止发生工程事故。,2、地基允许变形值,（1）地基变形分类 不同建筑物采用不同的地基变形特征来进行比较与控制。建筑地基基础设计规范（GB500072002）将地基变形依其特征分为以下四种： l）沉降量：指单独基础中心的沉降值 2）沉降差：指两相邻单独基础沉降量之差 3）倾斜：指单独基础在倾斜方向上两端点的沉降差与其距离之比 4）局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离之比,基础沉降量,基础沉降差,墙身局部倾斜,基础倾斜,s,倾斜=,l,s,局部倾斜=,l=610m,（2）地基变形允许值 一般建筑物的地基允许变形值可按建筑地基基础设计规范规定采用。,天然地

18、面,z,1,线,天然地面任意深度z处水平面上的竖直自重应力。,z,四、土中自重应力及附加应力,地下水位面,不透水层面,h1,h2,h3,h4,z,1、成层土中竖向自重应力沿深度的分布,地下水下降，有效自重应力增大,原地下水位,2、地下水位升降对土中自重应力的影响,原地下水位,地下水上升，有效自重应力减小,讨论：地下水对地基的影响、利用及防治,3、基底压力的概念,基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。,基底压力,附加应力,地基沉降变形,基底反力,基础结构的外荷载,上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。,影响因素 计算方法 分布规律,上部结构,基础,地基,建筑物设计

19、,4、基底附加应力,F,G,天然地面,基础底面,d,p,p0,A,基底附加应力,式中,P0 基底附加压应力，由于建筑物的建设，基底在原自重应力基础上新增加的压应力,kPa。,土中自重应力标准值，kPa,基底以上土的天然土层重度的加权平均值，地下水位以下取有效重度。,d 基础埋深，从天然地面算起，m。,z 等值线应力泡,5、 附加应力的分布,P,0.1P,0.05P,0.02P,0.01P,附加应力扩散规律： 附加应力随深度增加而减小； 同深度水平方向越远附加应力越小； 附加应力成扩散状分布。,深度,水平方向,水平方向,地面,拓展任务,土的渗透,土的渗透,渗透引发的工程问题 渗透破坏类型及防治措

20、施,指出渗透可能造成的工程事故 指出处理渗透问题的常用方法,本任务目标,水是土的一个组成成分，在地下工程中举足轻重。 有时我们需要地下水，但更多的是治水。由于水的原因造成重大工程事故并不少见。 对地下水的研究是土力学的一个重要内容。,当水在土中流动较快时，将引起坝基渗流、基坑渗流、塌方、泥石流及流土、地下工程受淹等灾害。,一、 渗透引发的工程问题,渗流量,渗透变形,土石坝,防渗斜墙及铺盖,浸润线,透水层,不透水层,土石坝坝基坝身渗流,渗水压力,扬压力,渗流量,渗透变形,透水层,不透水层,基坑,板桩墙,板桩围护下的基坑渗流,渗流量,透水层,不透水层,天然水面,水井渗流,漏斗状潜水面,Q,渗流量,

21、原地下水位,渗流时地下水位,渠道渗流,渗流滑坡,渗流滑坡,渗流作用造成大坝塌方,雨后出现的山体滑坡事故,渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。 土具有被水透过的性能称为土的渗透性。,防渗墙射水法施工,防渗墙,达西定律(土中水的运动规律）,v = K i,式中：,i水力坡度（水头梯度）,K渗透系数，cm/s，表示水通过的难易程度，可由试验确定。,v水在土中的渗透速度，cm/s，是在单位时间内通过单位土截面(cm2)的水量（cm3)。,基本类型,二. 渗透破坏类型,流土,管涌,土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏,形成条件,防治措施

22、,流砂,渗流,1、流砂：基坑开挖工程采用坑内抽水时，当,时，砂随水流动的现象。,2、流砂的危害：,3、流砂产生的条件,4、流砂的防治,工程；相临建筑,（1）土质：细砂、粉砂、粉土,（2）水流方向,（3）渗透力大于等于有效重度,（1）减小渗透力j，即减小水力坡度i，,（2）加大有效重度,减小水位差,增长渗流路线长,在渗流水的作用下，土中细小颗粒穿过粗颗粒间的孔隙被 渗流带走，在土中形成贯通的渗流管道。,管涌,2002.8.22湘江大堤望城靖港镇东湖责任段出现散浸，并有个别散浸点转化为管涌，经抢险队伍用砂卵石将散浸口和管涌口压住，其他管涌和也被砂卵石填压。大堤从凌晨1时出现的险情到下午5点得到了完

23、全控制。,最大的管涌处,流土与管涌的比较,流土,土体局部范围的颗粒同时发生移动,管涌,只发生在水流渗出的表层,只要渗透力足够大，可发生在任何土中,破坏过程短,导致下游坡面产生局部滑动等,现象,位置,土类,历时,后果,土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动,可发生于土体内部和渗流溢出处,一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土,破坏过程相对较长,导致结构发生塌陷或溃口,反滤倒渗,管涌的防治措施,反滤围井,管涌的防治措施,蓄水反压,管涌的防治措施,任务 7,工程地质勘察报告,工程地质勘查报告,勘察概述 勘察方法 勘察报告,能读懂工程地质勘察报告 能说明设计、施工中如何应用工程地质勘察报告,本任务能

24、力目标,建设工程程序：勘察 设计 施工 案例一 1.某轻合金成厂岩土工程勘察投标书 2.岩 土 工 程 勘 察 委 托 书 3.建设工程勘察合同示范,相关规范,岩土工程勘察规范 GB-50021-2001 适用于除水利工程、公路工程、铁路工程、核电站工程以外的工程建设岩土工程勘察 公路工程地质勘察规范 JTJ064-98 港口工程地质勘察规范 JTJ240-97 水利水电工程地质勘察规范 GB50287-99 铁路工程地质勘察规范,一、勘察概述,勘察的目的：,查清地质构造，为工程设计施工提供依据,确定勘察等级：,根据：,建筑工程安全等级,建 筑 场 地 等 级,建 筑 地 基 等 级,确定勘察

25、等级：,一级,二级,三级,重要 工程,一般 工程,次要 工程,复杂 场地,中等 复杂,简单 场地,复杂 地基,中等 复杂,简单 地基,甲级,乙级,丙级,GB-50021-2001 3.1.4 根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级、可按下列条件划分岩土工程勘察等级。甲级在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级；乙级除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目；丙级工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。 注:建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。,项目 8,勘察准备,1 .收集资料

26、平面图和地形图、 建筑物形式和荷载管线，地下室,2 编制纲要：在图上布设勘察孔位、间距， 取土部位等图,控制性勘察孔（技术孔）,一般性勘察孔（一般孔）,3 落实人员,4 现场踏勘定位,一般性勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。对须进行变形验算的地基，控制性勘探孔深度应超过地基沉降计算深度。一般情况下按勘察规范选定。,勘察类型： 建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行，一般划分为： 可行性研究勘察(或称选择场址勘察) 应符合选择场地方案的要求，对拟选地的稳定性或适宜性作出评价。 初步勘察 应符合初步设计的要求，对场地内拟建建筑地段的稳定性作出评价。 详细勘察 应符合施工图设计的要求，对建筑地基作出

27、岩土工程评价。（见后） 施工勘察 对场地条件复杂或有特殊要求的工程宜进行施工勘察，以解决中的工程地质问题 （见后）,详细勘察（建筑平面定点定位）,作用：提供详细的岩土工程资料与评价， 为工程方案确定与技术设计提出建议。,内容：,搜集地形图（建筑规划）资料， 建筑设计资料； 查明不良地质作用类型、成因、 分布、影响、发展趋势及 整治方案； 岩土层分布、性质、变形、承载力； 查明地下水特性。,施工勘察,作用：解决工程施工中的工程地质问题。,内容：,重要建筑复杂地基进行施工勘察； 基槽开挖后地质条件与原勘察不符； 深基础设计施工中需进行地基观测； 不良地质现象需进一步查明与处理； 施工中出现边坡失稳

28、，需观测处理。,详细勘察内容（补充）：,1 场地与地基的稳定性、地层结构、持力层与下卧层的工程特点、土的应力历史和地下水条件及不良地质作用等；,2 提供满足设计施工需要的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状；,3 提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；,4 提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；,5对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。,案例二 某公寓楼工程岩土工程详勘报告 目录 文字 1、前言. 1 2、场地岩土工程条件.2 3、岩土物理力学性质.7 4、岩土工程评价.9 5、结论与建议.11,附表： 1、勘探点数据一览

29、表 2、土壤室内试验成果表 2、岩石室内试验成果表 4、原位测试一览表 5、水质分析报告表 附图： 序号图名图号张数 1 图纸目录 12.18188.41012.2-1 1 2 钻孔平面位置图 12.18188.41012.2-2 1 3 工程地质剖面图 12.18188.41012.2-3 6 4 钻孔柱状图 12.18188.41012.2-4 8,布点 一般性勘察：针对持力层，平面 (11.5)b (34)b 2050 m 控制性勘察：压缩层，比一般性勘察深,物探地球物理勘探 坑探明挖 钻探钻孔 触探 现场测试原位试验 室内试验,二、勘察方法,地球物理勘探（物探）),物探:根据如密度、导电性等物理性质的差别，勘测地层分布、地质构造和地下水位置 方法:重力场,磁电场,声,弹性波,放射性勘探,地震勘探 优点:简单迅速 缺点:间接判断, 较大范围.,坑探 坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土